重庆轻轨区间结构计算书
重庆轨道交通六号线二期工程
（茶园南～上新街、礼嘉～五路口）
曹家湾～蔡家站区间结构计算书
工程名称：重庆市轨道交通六号线二期工程
（茶园南～上新街、礼嘉～五路口）
工程编号：0938
设计阶段：施工图设计
计算内容：曹家湾～蔡家站区间复合式TBM管片结构计算
计算：
校核：
专业负责：
审查：
重庆市轨道交通设计研究院
二○一○年十月
目录
1.工程概况 (2)
2.设计技术标准 (2)
3.设计主要原则 (2)
4.地质参数 (3)
5.主要计算原则 (4)
6.荷载计算 (5)
6.1 浅埋段 (5)
6.2 穿七层建筑物最小埋深（6.021m）段 (7)
6.3深埋段 (8)
6.4穿建筑物埋深11.266m段 (9)
7.计算结果 (10)
7.1 浅埋段 (10)
7.2 穿过建筑物埋深6.021m段 (11)
7.3 深埋段 (12)
7.4 穿过建筑物埋深11.266m段 (13)
8.配筋计算 (14)
9.联络通道计算 (15)
1.工程概况
本区间左、右线为分修的两条单线隧道。区间线路出六号线二期工程曹家湾站后，沿着规划纵二路穿行，在规划公园绿地处折向西北，进入蔡家站。区间左、右线隧道平面曲线最小曲线半径为500m，左右线线间距15.0m～19.77m。
本区间最大线路纵坡28‰，最小纵坡为2.000‰，竖曲线半径为3000m。隧道废水及少量渗水采用洞内排水沟排到蔡家站集水井内，再抽排入市政排水系统。隧道拱顶埋深为8.6m～30.8m。
2.设计技术标准
1）《重庆轨道交通六号线二期工程曹家湾站～蔡家站区间岩土工程详细勘察报告（YDK41+664.967～YDK43+478.925）》（重庆市勘测院2010年8月）；
2）《地铁设计规范》(GB50157-2003）；
3）《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002）；
4）《地下工程防水技术规范》（GB50108-2008）；
5）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）；
6）《混凝土结构工程施工及验收规范》(GB50204-2002）；
7）《盾构法隧道施工与验收规范》(GB50446-2008）；
8）《铁路隧道设计规范》（TB 10003-2005）；
9）《地下铁道工程施工及验收规范》(GB50299-1999）2003年版。
3.设计主要原则
1）本区间根据环境类别，按设计使用年限为100年的要求进行耐久性设计，结构安全等级为一级。
2）地下区间结构防水等级为二级，钢筋混凝土结构的最大裂缝宽度允许值为：在荷载的短期效应组合并考虑长期效应组合的影响下
求得，计算裂缝宽度不得大于0.2mm，并不得有贯穿裂缝。
3）钢筋混凝土结构中所用混凝土的极限强度应按表3-1采用。区间隧道内层衬砌采用钢筋混凝土时其混凝土强度等级不应低于C50，抗渗等级不低于P12，同时应满足其抗冻、抗渗和抗侵蚀性等耐久性相关要求。
4）混凝土的弹性模量应按表3-2采用。
5）钢筋强度和弹性模量按表3-3采用。
4.地质参数
各岩土层物理参数见表4-1。
表4-1岩、土体物理力学参数标准值建议表
5.主要计算原则
1）采用修订惯用计算法考虑抗力
具体方法：计算采用概率极限状态法理论。用小于1的刚度折减系数η来体现环向接头的影响，不具体考虑接头的位置，即仅降低衬砌圆环的整体抗弯刚度；当采用错缝拼装方式时，用附加弯矩增大系数ξ来模拟由于环间的纵向接头的咬合作用引起的附加弯矩值，地基抗力采用三角形假定抗力。附加弯矩增大接头位置以管片错缝拼装位置图确定。取值η=0.8，ξ=0.3。管片采用错缝拼装，由于错缝环位置对称，可任取一环进行分析（此处取封顶块位于环右侧）。
2）区间深埋、浅埋分界点处埋深为2.5ha= 2.5×0.45×23×(1+0.1×(6-5））=9.9m，选择此处和最大埋深30.8m处为最不利处,进行盾构断面内力计算。其余设计条件如下：
管片外径D0=3.0 m
管片宽B=1.5 m
管片厚h=0.3 m
3）分别计算地下水位取至地表、无地下水两种工况下的内力。根据最不利工况的内力图进行管片配筋。
4）采用水土分算计算盾构管片围岩荷载。深埋断面的垂直岩石
荷载、侧向岩石荷载均按《铁路隧道设计规范》深埋公式计算。浅埋
断面垂直岩石荷载按全土柱计算，侧向岩石荷载按《铁路隧道设计规范》浅埋公式计算。水压力按静水压力计算，水位根据工况要求取至地表、拱顶或无地下水。
5）管片内力计算软件采用midas-gts 。
6.荷载计算
自重
设混凝土单位容重（w ）为25 t/m 3，则g=25×h=7.5(103 Pa ）; 自重反力： p g =πg=23.56 KPa
6.1 浅埋段
深埋、浅埋的分界点埋深为9.9m ，该埋深为浅埋段计算埋深。 1）地下水位取至地表
地下水位取至地表，水压力根据《水工隧洞设计规范》进行折减，其折减系数取0.4。
围岩荷载：
()[]
2675
.0tan tan tan tan tan 1tan tan tan =+-+-=
θ?θ?ββ?βλc c c
20
3×)1020()6
8391
.09.62675.01(9.615+-+??-??=q =126.79 KPa
e 1=0.2675×9.9×15=39.72 KPa e 2=0.2675×15.9×15=63.80 KPa 水压力：
e 1w =0.4×10×9.9=39.6 KPa e 2w =0.4×10×15.9=63.6 KPa 水浮力：q w =63.6 KPa 水平土反力： 考虑了土反力的位移δ
：
)
0454.0(24)]
()()(2[4
22111e w w w kR EI e e e e e q ++-+-+=
ηδ=0.000222175 m
式中，E — 弹性模量，E=3.45×1010 Pa;
I —截面惯性矩，
土反力 k δ=111.08 KPa （k=5×108 N/m 3） 底部抗力：p f =(q+e 1w -e 2w ）+e 2w +p g =189.95 KPa 水土压力值见表6-1：
2）无地下水 围岩压力：
()2675
.0tan tan tan tan tan
1tan tan tan =+-+-=
θ?θ?ββ?βλc c c
170.5KPa
203×20)6
8391
.09.62675.01(9.625=++??-??=q
e 1=0.2675×9.9×25=66.2KPa e 2=0.2675×15.9×25=106.3 KPa 水土土反力：k δ=214.52 KPa 底部抗力： pf=231.53 KPa 水土压力值见表6-2:
6.2 穿七层建筑物最小埋深（6.021m ）段
1）地下水位取至地表
地下水位取至地表，水压力根据《水工隧洞设计规范》进行折减，其折减系数取0.4。
围岩荷载
()[]
2675
.0tan tan tan tan tan 1tan tan tan =+-+-=
θ?θ?ββ?βλc c c
3×)1020()6
8391
.0021.32675.01(021.315-+??-
??=q =70.19 KPa
e 1=0.2675×6.021×15=24.15 KPa e 2=0.2675×12.021×15=48.23 KPa 水压力
e 1w =0.4×10×6.021=24.08KPa e 2w =0.4×10×12.021=48.08 KPa 水浮力q w =48.08KPa 压力值见表6-3：
2）无地下水 围岩压力
()[]
2675
.0tan tan tan tan tan 1tan tan tan =+-+-=
θ?θ?ββ?βλc c c
KPa
99.2613×20)6
8391
.0021.32675.01(021.325=+??-??=q
e 1=0.2675×6.021×25=40.26KPa e 2=0.2675×12.021×25=80.39 KPa 压力值见表6-4
6.3深埋段
取区间最大埋深30.8m 为深埋段计算埋深，垂直荷载计算高度ha= 0.45×23×(1+0.1×(6-5））=3.96m 。
1）地下水位取至地表 围岩荷载
q=（25-10）×3.96=59.4 KPa e=0.3×59.4=17.82 KPa 水压力
e1w=0.4×10×30.8=123.2 KPa e2w=0.4×10×36.8=147.2 KPa 水浮力：qf=147.2KPa 水平土反力：k δ=50.43 KPa 底部抗力： pf=206.16 KPa 水土压力值见表6-5：
2）无地下水
围岩压力
q=25×3.96=99KPa
e=0.3×99=29.7 KPa
水土土反力：k =118.17 KPa
底部抗力： pf =122.56 KPa
水土压力值见表表6-6:
6.4穿建筑物埋深11.266m段
垂直荷载计算高度ha= 0.45×23×(1+0.1×(6-5））=3.96m。
1）地下水位取至地表
围岩荷载
q=（25-10）×3.96=59.4 KPa
e=0.3×59.4=17.82 KPa
水压力
e1w=0.4×10×11.266=45.06 KPa
e2w=0.4×10×17.266=69.06 KPa
水浮力qf=69.06KPa
水土压力值见表6-7
2）无地下水
围岩压力
q=25×3.96=99KPa
e=0.3×99=29.7 KPa
水土压力值见表表6-8
7.计算结果
7.1 浅埋段
1）地下水位取至地表
弯矩图、轴力图如下：
弯矩图轴力图对管片内力值进行统计，其结果见表7-1：
2）无地下水
弯矩图、轴力图如下：
弯矩图轴力图对管片内力值进行统计，其结果见表7-2：
7.2 穿过建筑物埋深6.021m段
1）地下水位取至地表
弯矩图、轴力图如下：
弯矩图轴力图对管片内力值进行统计，其结果见表7-3：
2）无地下水
弯矩图、轴力图如下：
弯矩图轴力图对管片内力值进行统计，其结果见表7-4：
7.3 深埋段
1）地下水位取至地表
弯矩图、轴力图如下：
弯矩图轴力图对管片内力值进行统计，其结果见表7-5。
2）无地下水
弯矩、轴力图如下：
弯矩图轴力图
对管片内力值进行统计，其结果见表7-6:
7.4 穿过建筑物埋深11.266m段
1）地下水位取至地表
弯矩图、轴力图如下：
弯矩图轴力图对管片内力值进行统计，其结果见表7-7:
表7-7 管片内力值统计表
2）无地下水
弯矩、轴力图如下：
弯矩图轴力图对管片内力值进行统计，其结果见表7-8:
8.配筋计算
根据第7章内力结果图表来看，穿过建筑物埋深6.021m段，在无地下水工况下，为最不利情况。
选取管片宽度1m的内力进行配筋，其配筋内力设计值见表8-1。
配筋结果见表8-2：
其余地段均采用12φ16。
9.联络通道（泵房）计算
1）荷载取值
垂直荷载计算高度ha= 0.45×23×(1+0.1×(6-5))=3.96m。
q=（25-10）×3.96=59.4 KPa
e=0.3×59.4=17.82 Kpa
水压力
e1w=0.4×10×32.28=129.12 KPa
e2w=0.4×10×39.61=158. 44 KPa
水浮力e wf=0.4×10×39.61=158.44 Kpa
水土压力值见表6-1：
2）计算结果
弯矩图，轴力图如下：
弯矩图轴力图
对管片内力值进行统计，其结果见表9-2：
表9-2 管片内力值统计表
3）配筋计算
根据表9-1得出最后的配筋结果如表9-2所示：